無線智能傳感器網絡涉及多學科交叉的研究領域，有非常多的難點和關鍵技術有待發(fā)現(xiàn)與研究，具體來說有節(jié)能技術、網絡安全、協(xié)議與拓撲控制、時間同步、定位技術、數(shù)據融合、容錯性、無線通信技術等關鍵技術與技術難點。

1）節(jié)能技術研究

由于傳感器網節(jié)點多，覆蓋范圍大，對于電池供電系統(tǒng)通過更換電池來延長網絡壽命不容易實現(xiàn)，設計中必須充分考慮節(jié)能的問題，使得整個網絡在消耗盡可能少能量情況下完成盡可能多的任務。

休眠機制是節(jié)省能量的最有效方式之一。但如何進行休眠調度，而不影響傳感器網的正常運行十分重要，不能因此而使網絡的探測覆蓋范圍明顯降低。目前已有多種算法提出來進行休眠調度，通過考慮電量的計算、低能量消耗的網絡協(xié)議技術，從硬件、軟件和系統(tǒng)的角度來實現(xiàn)傳感器網的節(jié)電設計，通過采取動態(tài)調整監(jiān)控電壓，降低處理器供電電壓，減緩運算速度等方式，獲取更長的工作時間。

2) 網絡協(xié)議研究

由于傳感器節(jié)點的計算能力、存儲能力、通信能力以及攜帶的能量都十分有限，每個節(jié)點只能獲得局部網絡的拓撲信息，節(jié)點上運行的網絡協(xié)議也不能太復雜。同時，傳感器拓撲結構動態(tài)變化，網絡資源也在不斷變化，這些都對網絡協(xié)議提出了更高的要求。目前研究的重點是網絡層協(xié)議和數(shù)據鏈路層協(xié)議。網絡層的路由協(xié)議決定監(jiān)測信息的傳輸路徑；數(shù)據鏈路層的介質訪問控制用來構建底層的基礎結構，控制傳感器節(jié)點的通信過程和工作模式。

傳感器網絡的MAC協(xié)議首先要考慮的是節(jié)省能源和可擴展性，其次才考慮公平性、利用率和實時性。在MAC層的能量浪費主要表現(xiàn)在空閑偵聽、接收不必要的數(shù)據和碰撞重傳等。為了減少能量的消耗，MAC協(xié)議通常采用“偵聽/睡眠”交替的無線信道偵聽機制，傳感器節(jié)點在需要收發(fā)數(shù)據時才偵聽無線信道，沒有數(shù)據收發(fā)時就盡量進入睡眠狀態(tài)。

3) 網絡拓撲控制

對于無線自組織的傳感器網絡而言，網絡拓撲控制具有特別重要的意義。通過拓撲控制自動生成良好的網絡拓撲結構，能夠提高路由協(xié)議和MAC協(xié)議的效率，可為數(shù)據融合、時間同步和目標定位等多方面奠定基礎，有利于節(jié)省節(jié)點的能量來延長網絡的生存期。所以，拓撲控制是傳感器網絡研究的核心技術之一。

4) 網絡安全

無線傳感器網絡作為任務型的網絡，不僅要進行數(shù)據的傳輸，而且要進行數(shù)據采集和融合、任務的協(xié)同控制等。如何保證任務執(zhí)行的機密性、數(shù)據產生的可靠性、數(shù)據融合的高效性以及數(shù)據傳輸?shù)陌踩?，就成為傳感器網絡安全問題需要全面考慮的內容。

為了保證任務的機密布置和任務執(zhí)行結果的安全傳遞和融合，傳感器網絡需要實現(xiàn)一些最基本的安全機制：機密性、點到點的消息認證、完整性鑒別、新鮮性、認證廣播和安全管理，水印技術也成為傳感器網絡安全的研究內容。

5) 時間同步

在基于TDMA方式的通訊和時間相關的監(jiān)測任務中，工作節(jié)點的時鐘需要保持同步。然而只有整個網絡內存在大量可利用的時標情況下，在龐大的網絡中維持一個全局性的時間標準才是可行的，顯然這種方式并不適合于傳感器網，最好的解決策略是節(jié)點維護自身的時鐘。傳感器網時間同步方案應該在系統(tǒng)中建立一個本地時鐘與其它時鐘相關的偏移參數(shù)表，在數(shù)據轉發(fā)過程中利用這些參數(shù)進行本地與遠地時間比較。事實上時間參數(shù)變換可以封裝進數(shù)據包，即節(jié)點能夠在轉發(fā)數(shù)據過程中持續(xù)進行時間變換以保證每一跳中能與本地時鐘一致。時間同步是傳感器網絡實現(xiàn)協(xié)同工作的一個關鍵機制。

6) 定位技術

位置信息是傳感器節(jié)點采集數(shù)據中不可缺少的部分，沒有位置信息的監(jiān)測消息通常是毫無意義的。考慮到大多數(shù)傳感器網絡應用場景，獲得傳感器的絕對或相對位置是十分重要的。目前的一些研究是通過借助GPS技術實現(xiàn)系統(tǒng)定位。

7) 數(shù)據融合

數(shù)據融合是將多份數(shù)據或信息進行綜合，以獲得更符合需要結果的過程。數(shù)據融合技術應用在傳感器網絡中，可以在匯聚數(shù)據的過程中減少數(shù)據傳輸量，提高信息的精度和可信度，以及網絡采集數(shù)據的整體效率。在應用層可以利用分布式數(shù)據庫技術，對采集到的數(shù)據進行逐步篩選；網絡層的很多路由協(xié)議均結合了數(shù)據融合機制，以期減少數(shù)據傳輸量。

8) 容錯性

由于周圍物理環(huán)境或其自身能量耗盡傳感器就會失效，對于替換傳感器可能性不大的情況下，整個網絡必須能夠在其應用過程中及時屏蔽掉發(fā)生故障的傳感器。容錯過程可以在數(shù)據交換中實現(xiàn)（例如SPIN協(xié)議），但該過程要消耗能量。因此出現(xiàn)數(shù)據交換和能量利用矛盾的沖突，衡量數(shù)據交換與功耗的優(yōu)先權在取決于實際應用情況。

9) 無線通信技術

傳感器網絡需要低功耗短距離的無線通信技術。IEEE802.15.4標準是針對低速無線個域網的通信標準，把低功耗、低成本作為設計的主要目標，旨在為個人或者家庭范圍內不同設備之間低速聯(lián)網提供統(tǒng)一標準。由于IEEE802.15.4標準的網絡特征與無線傳感器網絡的特征十分類似，目前有許多研究機構把它作為無線傳感器網絡的無線通信平臺。超寬帶技術（UWB）是一種極具潛力的無線通信技術。超寬帶技術具有對信道衰落不敏感，發(fā)射信號功率譜密度低、低截獲能力、系統(tǒng)復雜度低、能提供數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點，非常適合應用在無線智能傳感器網絡中.迄今為止關于UWB有兩種技術方案，一種是以Freescale公司為代表的DS-CDMA單頻方案，另一種是有英特爾、德州儀器等公司共同提出的多頻帶OFDM方案，但目前還沒有一種方案成為正式的國際標準。本文源自澤天傳感，轉載請保留出處。